日晷是古代一種利用太陽影子來測量時間的儀器,主要由銅製的晷針和石制的晷面組成。晷針垂直穿過晷面中心,而晷面安放在石台上,南高北低,平行於天赤道面,使得晷針的上端正好指向北天極,下端正好指向南天極。晷面的正反兩面刻有12個大格,每個大格代表一個時辰,即兩個小時。
使用日晷時,需要了解兩個不同時期晷針的投影位置。從春分到秋分期間,太陽主要在天赤道的北側運行,因此晷針的影子投向晷面的上方;而從秋分到春分期間,太陽在天赤道的南側運行,晷針的影子則投向晷面的下方。通過觀察晷針影子的位置,可以確定當前的時間。例如,早晨影子投向盤面西端,隨著太陽的移動,影子逐漸變短並向北(下)方移動,中午時影子位於正北(下)方,表示午時正時刻。午後,太陽西移,日影東斜,依次指向未、申、酉等時辰。
然而,日晷的使用受到地理位置和季節的影響。不同緯度的日晷形態會有差異,因為晷針上端要指向北極星,而地球上不同緯度的地方看北極星的仰角是不同的。此外,日晷在春秋分時不能正常使用,因為這時太陽照射日晷側面,晷針的影子無法準確顯示時間。
總的來說,日晷是一種精巧的古代計時工具,它通過太陽影子的長度和方向變化來指示時間。不過,由於依賴太陽光,日晷在陰天和夜晚是無法使用的。